CN203607487U - 一种集成度高的质子交换膜燃料电池金属双极板 - Google Patents
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Abstract
一种集成度高的质子交换膜燃料电池金属双极板，阴阳极板的流场周期尺寸相同，阳极板流道凸起高度比阴极板流道凸起高度小0.2～1.0mm，形成阳极板成型后总厚度比阴极板成型后总厚度小0.2～1.0mm；将阳极板流道凸起叠放在阴极板流道凹槽内，阳极板流道凸起顶端与阴极板流道凹槽底部之间的空腔构成冷却水腔。有益效果是；在保证电堆性能的基础上，显著降低了双极板的厚度，大幅提高了燃料电池电堆的体积比功率，使其更好满足车载要求；阴阳极板流场周期尺寸相同，方便对正，确保阴极板和阳极板的有效接触，进而保证双极板内阻很低，利于提高电堆的输出性能；技术成熟，不需在现有金属板技术上做大的改进即可实现。
Description
技术领域
本实用新型属于燃料电池技术领域，尤其涉及质子交换膜燃料电池双极板结构
背景技术
金属双极板电池结构主要分两种：一种是常规的冲压有气体流道的两张单极板结合在一起，两个板的气体流道背面构成冷却剂腔；一种是单张冲压有气体流道的金属板作为双极板，一侧作为氢侧另一侧作为空气侧，无水腔。另外有一种结构，综合了这两种结构，不是每节单池都有一个水腔，而是几节单池后有一节水腔。
常规的冲压有气体流道的两张单极板结合在一起，两个板的气体流道背面构成冷却剂腔。这种结构是实际应用最广泛的一种。然而，为了将阴极板和阳极板对正，都是采用两侧单极板流场周期尺寸相同、流道沟槽凸起相对应的方式。不足是；两侧单极板沟槽凸起相对，造成一定程度的双极板厚度增加，不利于电堆体积比功率密度的进一步提升。而体积比功率在燃料电池车用时是一个极其重要的指标。此外，在实际应用中，阴阳极板凸起部位的对正也难以保证。
单张冲压有气体流道的金属板作为双极板，一侧作为氢侧另一侧作为空气侧。不足是：虽然结构简单，可以将金属板的厚度做到极致，但该结构无水腔，电堆温度无法控制，并无实际意义。
另外一种结构，综合了前两种结构，不是每节单池都有一个水腔，而是几节单池后有一节水腔。不足是：这种结构的水管理难度非常大，也无法保证各节单池的温度一致性，性能、寿命和可靠性均无法保证，因而也无实际意义。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种集成度高的质子交换膜燃料电池金属双极板，克服现有技术的不足。
本实用新型的技术方案是：一种集成度高的质子交换膜燃料电池金属双极板，双极板由阴极板和阳极板组合构成，两张极板上分别布有阴极气体流道和阳极气体流道，阴极板和阳极板的阴阳极气体流场背面构成冷却剂流道，其特征在于：所述阴阳极板的流场周期尺寸相同，即一个流道沟槽+一个流道凸起长度尺寸相同，所述阳极板流道凸起高度比阴极板流道凸起高度小0.2～1.0mm，形成阳极板成型后总厚度比阴极板成型后总厚度小0.2～1.0mm；所述阴极板和阳极板组合是将阳极板流道凸起叠放在阴极板流道凹槽内，阳极板流道凸起顶端与阴极板流道凹槽底部之间的空腔构成冷却剂流道。
本实用新型所述一种集成度高的质子交换膜燃料电池金属双极板，其特征在于：所述阴阳极板的流场周期尺寸为0.6～2.0mm；阴极板成型后厚度为0.5～2.0mm。
本实用新型所述一种集成度高的质子交换膜燃料电池金属双极板，其特征在于：所述阴极板和阳极板由不锈钢、钛或钛合金薄板制成。
本实用新型所述一种集成度高的质子交换膜燃料电池金属双极板，其特征在于：所述制成阴极板和阳极板的不锈钢、钛或钛合金薄板的板厚为0.05～0.1mm，阴极板的板厚要大于等于阳极板的板厚。
本实用新型的有益效果是；
1、在保证电堆性能的基础上，显著降低了双极板的厚度，大幅提高了燃料电池电堆的体积比功率，使其更好满足车载要求；
2、阴阳极板流场周期尺寸相同，方便对正，确保阴极板和阳极板的有效接触，进而保证双极板内阻很低，利于提高电堆的输出性能；
3、技术成熟，不需在现有金属板技术上做大的改进即可实现。
附图说明
图1为高集成度金属双极板示意图。
图中，1.阳极板；2.阴极板；3.阳极气体流道；4.冷却剂流道；5.阴极气体流道。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型做进一步说明。
集成度高的质子交换膜燃料电池金属双极板由阴极板2和阳极板1组合构成，两张极板上分别布有阴极气体流道5和阳极气体流道4，阴极板2和阳极板1的阴阳极气体流场背面构成冷却剂流道4，阴阳极板的流场周期尺寸相同，即一个流道沟槽+一个流道凸起长度尺寸相同，阳极板流道凸起高度比阴极板流道凸起高度小0.2～1.0mm，形成阳极板成型后总厚度比阴极板成型后总厚度小0.2～1.0mm；阴极板2和阳极板1组合是将阳极板流道凸起叠放在阴极板流道凹槽内，阳极板流道凸起顶端与阴极板流道凹槽底部之间的空腔构成冷却剂流道4。
阴极板2采用0.08mm厚度316L不锈钢模压成型，流场周期1.0mm，其中流道沟槽宽0.6mm，流道凸起宽0.4mm，阴极板2成型后总厚度0.8mm；阳极板1采用0.06mm厚度钛合金板模压成型，流场周期1.0mm，其中流道沟槽宽0.6mm，流道凸起宽0.4mm，阳极板1成型后总厚度0.4mm。
将阳极板气体流道凸起叠放在阴极板气体流道凹槽内对正构成双极板，阳极板流道凸起顶端与阴极板流道凹槽底部之间的空腔构成冷却剂流道4。
用本实用新型的双极板组成单电池以及电堆属于本实用新型的范围。
Claims (4)
1.一种集成度高的质子交换膜燃料电池金属双极板，双极板由阴极板（2）和阳极板（1）组合构成，阴极板（2）和阳极板（1）上分别布有阴极气体流道（5）和阳极气体流道（3），阴极板（2）和阳极板（1）的阴阳极气体流场背面构成冷却剂流道（4），其特征在于：所述阴阳极板的流场周期尺寸相同，即一个流道沟槽+一个流道凸起长度尺寸相同，所述阳极板流道凸起高度比阴极板流道凸起高度小0.2～1.0mm，形成阳极板成型后总厚度比阴极板成型后总厚度小0.2～1.0mm；所述阴极板（2）和阳极板（1）组合是将阳极板流道凸起叠放在阴极板流道凹槽内，阳极板流道凸起顶端与阴极板流道凹槽底部之间的空腔构成冷却剂流道（4）。
2.根据权利要求1所述一种集成度高的质子交换膜燃料电池金属双极板，其特征在于：所述阴阳极板的流场周期尺寸为0.6～2.0mm；阴极板成型后厚度为0.5～2.0mm。
3.根据权利要求1所述一种集成度高的质子交换膜燃料电池金属双极板，其特征在于：所述阴极板（2）和阳极板（1）由不锈钢、钛或钛合金薄板制成。
4.根据权利要求3所述一种集成度高的质子交换膜燃料电池金属双极板，其特征在于：所述制成阴极板（2）和阳极板（1）的不锈钢、钛或钛合金薄板的板厚为0.05～0.1mm，阴极板（2）的板厚大于等于阳极板（1）的板厚。
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| CN108023095A (zh) * | 2016-10-28 | 2018-05-11 | 通用汽车环球科技运作有限责任公司 | 具有冲压压缩限制器的金属压片 |
| CN109643809A (zh) * | 2018-03-16 | 2019-04-16 | 清华大学 | 一种啮合式超薄金属双极板及其三维流场 |
| CN109786782A (zh) * | 2018-12-25 | 2019-05-21 | 北京汽车集团有限公司 | 燃料电池双极板、燃料电池堆和车辆 |
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